Nanotecnoloxía e Nanomateriais: Nanometer Titanium Dioxide in Sunscreen Cosmetics
Citar palabras
Cerca do 5% dos raios irradiados polo sol teñen raios ultravioleta cunha lonxitude de onda ≤400 nm.Os raios ultravioleta na luz solar pódense dividir en: raios ultravioleta de onda longa cunha lonxitude de onda de 320 nm~400 nm, chamados raios ultravioleta de tipo A (UVA);Os raios ultravioleta de onda media cunha lonxitude de onda de 290 nm a 320 nm chámanse raios ultravioleta de tipo B (UVB) e os raios ultravioleta de onda curta cunha lonxitude de onda de 200 nm a 290 nm chámanse raios ultravioleta de tipo C.
Debido á súa curta lonxitude de onda e á súa elevada enerxía, os raios ultravioleta teñen un gran poder destrutivo, que pode danar a pel das persoas, causar inflamación ou queimaduras solares e producir gravemente cancro de pel.UVB é o principal factor que causa inflamación da pel e queimaduras solares.
1. o principio de blindaxe dos raios ultravioleta con nano TiO2
TiO _ 2 é un semicondutor de tipo N.A forma cristalina de nano-TiO _ 2 usada nos cosméticos de protección solar é xeralmente rutilo, e o seu ancho de banda prohibido é de 3,0 eV. Cando os raios UV con lonxitude de onda inferior a 400 nm irradian TiO _ 2, os electróns da banda de valencia poden absorber os raios UV e excitarse xéranse ao mesmo tempo a banda de condución e pares electrón-burato, polo que o TiO _ 2 ten a función de absorber os raios UV.Con pequeno tamaño de partícula e numerosas fraccións, isto aumenta moito a probabilidade de bloquear ou interceptar os raios ultravioleta.
2. Características do nano-TiO2 en cosméticos de protección solar
2.1
Alta eficacia de protección UV
A capacidade de protección ultravioleta dos cosméticos de protección solar exprésase polo factor de protección solar (valor SPF) e canto maior sexa o valor SPF, mellor será o efecto de protección solar.Relación entre a enerxía necesaria para producir o menor eritema detectable para a pel recuberta con produtos de protección solar e a enerxía necesaria para producir un eritema do mesmo grao para a pel sen produtos de protección solar.
Como o nano-TiO2 absorbe e dispersa os raios ultravioleta, considérase o protector solar físico máis ideal no país e no estranxeiro.En xeral, a capacidade do nano-TiO2 para protexer os UVB é 3-4 veces superior á do nano-ZnO.
2.2
Rango de tamaño de partícula adecuado
A capacidade de blindaxe ultravioleta do nano-TiO2 está determinada pola súa capacidade de absorción e capacidade de dispersión.Canto menor sexa o tamaño de partícula orixinal do nano-TiO2, máis forte será a capacidade de absorción de ultravioleta.Segundo a lei de dispersión da luz de Rayleigh, existe un tamaño de partícula orixinal óptimo para a máxima capacidade de dispersión do nano-TiO2 a raios ultravioleta con diferentes lonxitudes de onda.Os experimentos tamén mostran que canto maior sexa a lonxitude de onda dos raios ultravioleta, a capacidade de blindaxe do nano-TiO 2 depende máis da súa capacidade de dispersión;Canto menor é a lonxitude de onda, máis depende a súa apantallamento da súa capacidade de absorción.
2.3
Excelente dispersibilidade e transparencia
O tamaño de partícula orixinal do nano-TiO2 está por debaixo dos 100 nm, moito menos que a lonxitude de onda da luz visible.Teoricamente, o nano-TiO2 pode transmitir luz visible cando está completamente disperso, polo que é transparente.Debido á transparencia do nano-TiO2, non cubrirá a pel cando se engade aos cosméticos de protección solar.Polo tanto, pode mostrar a beleza natural da pel. A transparencia é un dos índices importantes de nano-TiO2 nos cosméticos de protección solar.De feito, o nano-TiO 2 é transparente, pero non completamente transparente nos cosméticos de protección solar, porque o nano-TiO 2 ten partículas pequenas, gran área de superficie específica e enerxía de superficie extremadamente alta, e é fácil de formar agregados, afectando así a dispersibilidade e transparencia de produtos.
2.4
Boa resistencia á intemperie
Nano-TiO 2 para cosméticos de protección solar require certa resistencia á intemperie (especialmente á luz).Debido a que o nano-TiO2 ten partículas pequenas e alta actividade, xerará pares de electróns e buratos despois de absorber os raios ultravioleta, e algúns pares de electróns e buratos migrarán á superficie, dando lugar a radicais de osíxeno atómico e hidroxilo na auga adsorbida na superficie do nano-TiO2, que ten unha forte capacidade de oxidación. Provocará a decoloración dos produtos e olor debido á descomposición das especias.Polo tanto, unha ou máis capas de illamento transparentes, como sílice, alúmina e circonio, deben ser recubertas na superficie do nano-TiO2 para inhibir a súa actividade fotoquímica.
3. Tipos e tendencias de desenvolvemento do nano-TiO2
3.1
Nano-TiO2 en po
Os produtos nano-TiO2 véndense en forma de po sólido, que se pode dividir en po hidrófilo e po lipófilo segundo as propiedades da superficie do nano-TiO2.O po hidrófilo úsase en cosméticos a base de auga, mentres que o po lipófilo úsase en cosméticos a base de aceite.Os po hidrófilos obtéñense xeralmente mediante tratamento superficial inorgánico. A maioría destes po de nano-TiO2 estranxeiros sufriron un tratamento de superficie especial segundo os seus campos de aplicación.
3.2
Cor da pel nano TiO2
Debido a que as partículas de nano-TiO2 son finas e fáciles de dispersar a luz azul cunha lonxitude de onda máis curta na luz visible, cando se engaden aos cosméticos de protección solar, a pel mostrará un ton azul e parecerá pouco saudable.Para igualar a cor da pel, pigmentos vermellos como o óxido de ferro adoitan engadirse ás fórmulas cosméticas na fase inicial.Non obstante, debido á diferenza de densidade e humectabilidade entre o nano-TiO2 _ 2 e o óxido de ferro, moitas veces ocorren cores flotantes.
4. Estado de produción de nano-TiO2 en China
A investigación a pequena escala sobre nano-TiO2 _ 2 en China é moi activa e o nivel de investigación teórica alcanzou o nivel avanzado mundial, pero a investigación aplicada e a investigación en enxeñaría son relativamente atrasadas e moitos resultados de investigación non se poden transformar en produtos industriais.A produción industrial de nano-TiO2 en China comezou en 1997, máis de 10 anos máis tarde que Xapón.
Hai dúas razóns que restrinxen a calidade e a competitividade do mercado dos produtos nano-TiO2 en China:
① A investigación en tecnoloxía aplicada queda atrás
A investigación tecnolóxica de aplicación debe resolver os problemas de engadir a avaliación do proceso e do efecto do nano-TiO2 no sistema composto.A investigación de aplicacións do nano-TiO2 en moitos campos non foi totalmente desenvolvida, e a investigación nalgúns campos, como os cosméticos solares, aínda debe ser afondada. Debido ao atraso da investigación en tecnoloxía aplicada, os produtos nano-TiO2 _ 2 de China non pode formar marcas en serie para satisfacer os requisitos especiais de diferentes campos.
② A tecnoloxía de tratamento de superficie do nano-TiO2 necesita máis estudos
O tratamento de superficie inclúe o tratamento superficial inorgánico e o tratamento de superficie orgánica.A tecnoloxía de tratamento de superficie está composta por unha fórmula de axente de tratamento de superficie, tecnoloxía de tratamento de superficie e equipos de tratamento de superficie.
5. Observacións finais
A transparencia, o rendemento de blindaxe ultravioleta, a dispersibilidade e a resistencia á luz do nano-TiO2 nos cosméticos de protección solar son índices técnicos importantes para xulgar a súa calidade, e o proceso de síntese e o método de tratamento da superficie do nano-TiO2 son a clave para determinar estes índices técnicos.
Hora de publicación: 04-Xul-2022